[发明专利]天然气膨胀制冷液化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气膨胀制冷液化工艺。

背景技术

调峰型天然气液化流程全年分3个阶段运行，即液化阶段、备用阶段和气化输送阶段。液化阶段周期一般在50～300天，将上游可获得的剩余天然气液化；备用阶段液化天然气储存在储罐中，无液化天然气增加和输出；气化输送阶段将储存的液化天然气气化，送入天然气管网。

与基本负荷型液化天然气装置相比，调峰型液化天然气装置的生产规模较小，其液化能力一般为高峰负荷量的1/10左右，但储存和气化的能力却很大，通常气化能力是液化能力的10倍。典型的调峰型液化天然气工厂的液化能力为10～20×104Nm³/d，制冷动力大约为1500～7000kW，储存容量为2～10×104m³。

调峰型天然气液化流程要求具有高效、灵活、简便、低成本的特点，其中以低成本最为重要。APCI、Pritchard、Linde、Gaz de France、CBI、BOC等公司竟相提供相关的天然气液化技术，争夺调峰型天然气液化装置这一市场。

液化天然气在城市用气调峰领域有着广阔的应用前景，但是我国的液化天然气技术起步较晚，与国外发达国家相比还有很大的差距。几十年来，国外已有大量调峰型装置建成投产，因此工厂设计、建设、储运、使用、管理等方面，都有成功的技术经验可供借鉴。

我国从上世纪九十年代起，在国家科技部门和有关研究院所的支持帮助下，先后有开封深冷仪器厂、北京焦化厂、四川绵阳燃气公司、吉林油田、长庆油田、上海燃气公司、中原油田等，对中小型液化天然气装置的研制进行了大胆的尝试，取得宝贵的实践经验。

利用原料气管道中的高压天然气，在制冷循环膨胀机中等熵膨胀，获得的低温冷量用于液化另一股天然气，被称之为天然气膨胀机制冷循环。等熵膨胀后的天然气最后送入低压管网。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种流程简单、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作、维护方便的天然气膨胀制冷液化工艺。

本发明的目的通过下述技术方案实现：天然气膨胀制冷液化工艺，包括以下步骤：

(a)首先，原料气经过脱水器脱水后，部分进入脱CO₂塔进行脱除CO₂；

(b)然后，原料气脱除CO₂后，经换热器及过冷器后液化，部分节流后进入储槽储存，另一部分节流后为换热器及过冷器提供冷量；

(c)最后，储槽中自蒸发的气体，首先为换热器提供冷量，再进入返回气压缩机，压缩并冷却后与未进脱CO₂塔的原料气混合，进换热器冷却后，进入膨胀机降温，为换热器提供冷量。

所述原料气压力为4.0MPa，对应的液化温度为180K。

所述原料气脱水后分为两股，80％进入制冷支路，20％作为待液化气体经进一步纯化后进入冷箱；制冷支路中的天然气在换热器中被冷却到膨胀机进口温度，经分离器分离出冷凝物后，气相部分进入透平膨胀机，膨胀到1.3MPa，然后返回换热器，并与高压组份气体汇合，汇合气流进入换热器加热至室温，最后由增压机送入管网。

所述膨胀机膨胀后的温度为180K～170K，这一方面是为在预处理中节省脱除CO₂的装置，因为摩尔含量为1％的CO₂会在170K以下结晶，从而堵塞制冷回路；另一方面也是为防止制冷回路中天然气出现较多的气体液化。

综上所述，本发明的有益效果是：

(1)由于用天然气本身为工质，它几乎不消耗动力，并且只需对待液化的那股天然气进行脱除杂质，因而预处理气量可大为减少，约占总气量的20％～35％；

(2)流程简单、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作、维护方便。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：